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Développement des réseaux de capteurs sans fil noyés dans le béton pour la surveillance des ouvrages de Génie Civil

/ Abbadi Amal / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 23-09-2015
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L’objectif de ce mémoire de thèse est de mener des recherches sur l’utilisation des technologies sans contact pour la surveillance de santé structurale. Les recherches comportent des développements scientifiques et technologiques visant à bien comprendre le fonctionnement des réseaux de capteurs sans fils dans un milieu hétérogène. Tout d’abord, nos études se concentrent sur les mesures des coefficients de réflexion et de transmission des ondes électromagnétiques dans le béton. La réalisation d’une communication entre deux antennes patch noyées dans du béton a permis de confirmer l’effet de l’humidité du béton sur l’atténuation des ondes radio dans le béton. Cette analyse a conduit à l'identification des propriétés diélectriques du béton pour la fréquence 860 MHz. Ensuite, nous avons étudié l’influence des configurations des armatures du béton (emplacement des armatures, dimensions des armatures) sur les coefficients de réflexion et de transmission. Nous avons étudié et optimisé une topologie de réseaux de capteurs sans fils adéquate pour être noyée dans le béton armé. L’étude d’optimisation prend en compte les caractéristiques des nœuds de capteurs, le bilan de liaison entre un nœud de capteur communicant et le puits et la durée de vie d’un nœud. Enfin, la conception et la réalisation d’un « totem en béton armé » d’une hauteur de 3 m, a permis de valider les différentes études abordées au cours de ces travaux de thèse. Cet édifice en béton armée est un démonstrateur instrumenté par un réseau de capteurs sans fils permettant de connaitre l’évolution de la température, de l’humidité et le niveau de déformation internes du béton armé à six endroits critiques de la structure.
Mot(s) clés libre(s) : Réseaux de capteurs (technologie), Ouvrages d’art, Contrôle non destructif, Permittivité, Antennes hyperfréquences, Béton armé, Jauges de contrainte, Humidité – Mesure, Ondes électromagnétiques -- Propagation, Surveillance de santé structurale, 621.382 15

Systèmes intelligents pour une gestion durable des réseaux d’assainissement

/ Abbas Oras / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 15-12-2015
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Ce travail de thèse est consacré au concept des réseaux d’assainissement intelligents. Il a été mené dans le cadre du projet international SunRise Smart City, qui consiste en la construction d’un démonstrateur de la ville intelligente et durable sur le campus de la Cité Scientifique de l’Université de Lille 1. Nos travaux de recherche menés sur ce campus équivalent à une ville de 25 000 usagers sont organisés en 4 parties. La première partie comporte une synthèse bibliographique des travaux réalisés sur les réseaux d’assainissement et leur gestion. Elle montre tout l’intérêt d’une gestion dynamique des réseaux d’assainissement dans le cadre du concept de la ville intelligente. La seconde partie présente le site du campus de la Cité Scientifique qui sert de site pilote de démonstration pour ce travail de thèse. Cette partie est consacrée pour la collecte des données du réseau d’assainissement et les données d’inspection et pour l’intégration de toutes ces données dans un système d’information géographique (SIG). La 3ème partie présente une synthèse des analyses de contrôle de la qualité d’eau dans le réseau d’assainissement. Elle décrit dans le détail la présence de divers éléments qualitatifs dans les effluents et en en donne une explication. La dernière partie décrit l’instrumentation mise en place sur le site pilote et les premiers résultats obtenus. Elle décrit notamment l’analyse de fonctionnement du réseau des eaux usées du campus de la Cité Scientifique à partir des données collectées et d’une modélisation numérique. Des améliorations du fonctionnement du réseau d’eau usée sont proposées suite à ces analyses.
Mot(s) clés libre(s) : Eaux usées, Villes intelligentes, Systèmes d'information géographique, Commande en temps réel, Hydraulique, SIG, 628.162

Etude et renforcement des massifs rocheux sous chargement sismique : application à l’analyse de la vulnérabilité des massifs rocheux au Liban

/ Abdallah Mirvat / Université Lille1 - Sciences et Technologies, Université libanaise / 19-06-2013
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Le Liban se caractérise par ses hautes montagnes fortement urbanisées. Traversé par plusieurs failles principales et secondaires, ce pays présente de forts risques sismiques. Il a déjà subi plusieurs tremblements de terre destructeurs. Dans le futur, on craint un tremblement de terre majeur. Face à une telle situation, il est nécessaire de mener des travaux de recherche pour analyser ce risque. Ce travail de thèse s’inscrit dans ce cadre. Le travail est réalisé à l’aide d’une modélisation numérique avancée fondée sur la méthode des éléments distincts. Les études ont été effectuées à l’aide du code de calcul (UDEC). Les analyses sont établies sur des cas réels identifiés à partir de plusieurs visites de terrain. Un travail important a été aussi consacré à la collecte des informations relatives aux propriétés mécaniques des matériaux. La première partie de la thèse est consacrée à une synthèse bibliographique en rappelant les paramètres qui caractérisent la géométrie des discontinuités des massifs rocheux et leur comportement mécanique en compression et en cisaillement. Des méthodes d’analyse de la stabilité des milieux rocheux fissurés et quelques exemples réels publiés dans la littérature sont exposés. La seconde partie comporte des analyses sismiques menées sur un massif du site de Jezzine au Liban Sud. Les modélisations traitent différentes configurations : massif sans fractures, massif avec fractures horizontales et massif avec un réseau de fractures horizontales et verticales. On présente également les résultats obtenus avec un renforcement du massif par ancrage. La dernière partie présente une étude de l’influence de la présence de l’eau sur le comportement sismique des massifs rocheux.
Mot(s) clés libre(s) : Séismes, Glissements de roches, Roches -- Fracturation, Sols -- Stabilisation, Pentes (mécanique des sols), Tirants d'ancrage, Simulation par ordinateur, Chargement sismique, 624.176 2

Étude des vibrations induites dans le sol par le battage et le vibrofonçage de pieux

/ Abdeh Rami Al / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 2005
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Le travail de thèse comporte une étude expérimentale et numérique des vibrations induites dans le sol par le battage et le vibrofonçage de pieux. Il comporte quatre parties. La première partie présente une analyse bibliographique des vibrations induites dans le sol par le battage de pieux. Elle expose la technologie de battage, la génération et la transmission des différentes ondes, les impacts des vibrations sur l'environnement et les dispositifs d'isolation vibratoire. La seconde partie présente une analyse des mesures effectuées lors de la réalisation des essais de battage de pieux et palplanches à Merville. Cette analyse est effectuée selon deux approches : conventionnelle " basée sur l'analyse des signaux totaux enregistrés " et avancée " basée sur la séparation à l'aide de la méthode Slant Stack des ondes observées sur les signaux et l'analyse de chaque onde séparément ". Elle permet d'analyser la forme des vibrations et leur contenu fréquentiel, les types et les caractéristiques de dispersion des ondes induites, l'influence de l'enfoncement du pieu, l'efficacité d'isolation vibratoire par un rideau de palplanches. La troisième partie est consacrée à une modélisation par la méthode des éléments finis des vibrations induites par le battage de pieux. Le modèle numérique est validé sur des mesures in situ. Ensuite, il est utilisé pour réaliser une étude paramétrique du battage dans des sols homogènes et complexes. Les paramètres étudiés comprennent les propriétés mécaniques et l'hétérogénéité du sol, l'enfoncement du pieu, l'isolation des vibrations par tranchées et l'impact du battage sur une structure avoisinante. La quatrième partie traite les vibrations induites par le vibrofonçage de pieux. La méthodologie adoptée est similaire à celle du battage : synthèse bibliographique, mesures in situ et modélisation numérique à l'aide de la méthode des éléments finis.
Mot(s) clés libre(s) : Éléments finis, Méthode des, Pieux -- Vibrations -- Essais, Amortissement (mécanique), Palplanches -- Vibrations -- Essais, Ondes -- Propagation, Interaction sol-structure, Vibrofonçage, Éléments infinis, Méthode des, 620.3

GIS – based urban information system for Sustainable and Smart Cities : application to "SunRise – Smart City" demonstrator

/ Afaneh Ahmad / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 03-11-2016
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La thèse porte sur l'utilisation du système d'information géographique (SIG) pour la construction du système d'information urbaine pour les villes durables et intelligentes. Le travail comprend à la fois le développement d'une méthodologie pour la construction du système d'information urbain basé sur le SIG et son application sur un démonstrateur à grande échelle de la ville intelligente et durable (projet SunRise Smart City). La thèse comporte quatre parties : La première partie comporte une analyse bibliographique des travaux réalisés sur les thèmes relatifs à ce travail de thèse à savoir : l'émergence de la ville, les concepts de Ville Durable et de Ville Intelligent, le système d'information géographique (SIG) et son application sur l’environnement urbain. Le deuxième chapitre présente l'application du SIG pour la construction du système d'information urbaine du campus scientifique de l'Université de Lille, qui est utilisé comme site de démonstration pour le projet « SunRise Smart City ». Le système d'informations urbaines comprend des informations sur les bâtiments du campus, ainsi que les réseaux urbains. Le troisième chapitre présente l'utilisation du SIG pour la visualisation des données dynamiques des réseaux urbains, qui sont collectées par des capteurs intelligents. Le chapitre présente la méthodologie suivie pour la visualisation dynamique de ces données, ainsi que l'application de cette méthode sur les données de consommation d'eau. Le dernier chapitre présente l'utilisation du BIM dans le système d'information urbain SunRise. La méthodologie est d'abord présentée, puis elle est appliquée sur un bâtiment du campus.
Mot(s) clés libre(s) : Villes intelligentes, Urbanisme durable, Systèmes d'information géographique, Villes, Réseaux (aménagement du territoire), Réseaux de capteurs (technologie), Modélisation des données du bâtiment, Data visualisation, BIM, 621.382 1

Etude en laboratoire du comportement des sables sous faibles contraintes, Experimental study of the behaviour of sands at low stresses

/ Al Mahmoud Marwan / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 1997
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Le présent travail porte sur l'étude du comportement des matériaux granulaires sous faibles contraintes. Il comprend quatre chapitres : le premier chapitre est consacré à la présentation d'un appareillage triaxial qui a été mis au point pour l'étude du comportement des matériaux granulaires sous faibles contraintes. Cet appareillage permet d'effectuer des essais triaxiaux suivant des chemins de sollicitations varies (isotrope, drainé et non drainé, à déformations proportionnelles, etc.). Après une présentation du mode opératoire suivi pour la réalisation des essais, on étudie les différentes sources d'incertitudes pouvant influencer les résultats expérimentaux. Dans le second chapitre, on présente les résultats des essais triaxiaux draines effectues sur le sable d'Hostun (rf) sous de faibles confinements. On présente, tout d'abord, des essais isotropes pour la détermination de la compressibilité et de la contrainte de préconsolidation du sable étudie. Puis, on présente les essais triaxiaux de compression drainée réalises sur des échantillons dense et lâche sous des pressions de confinement comprises entre 20 et 100 kpa. Le chapitre s'achève par une détermination, a partir des essais effectues, des caractéristiques du sable dans le domaine des faibles contraintes (module de déformation, angle de frottement interne, dilatance et plasticité parfaite). Ces résultats seront compares a ceux obtenus sur d'autres sables et a ceux obtenus sur le sable d'Hostun sous des confinements plus élevés. Le troisième chapitre comporte une présentation des essais triaxiaux effectues suivant des chemins particuliers. Ces essais apportent des informations complémentaires sur la rhéologie du matériau et servent comme base de validation et de développement des modèles rhéologiques. On présente, tout d'abord, les résultats des essais triaxiaux de compression non drainée, puis les résultats des essais triaxiaux a déformations proportionnelles pour deux confinements (20 et 50 kpa). En fin de chapitre, on présente les résultats des essais particuliers permettant la détermination de la surface de rupture en un seul essai. Le dernier chapitre est consacre a l'étude en laboratoire du phénomène d'instabilité des sables sous faibles confinements. Apres une synthèse des travaux réalisés sur ce phénomène sous des confinements usuels, on décrit le dispositif expérimental utilise pour la réalisation des essais d'instabilité. En utilisant les résultats des essais d'instabilité et des essais en déformations proportionnelles du troisième chapitre, on étudie le domaine d'instabilité du sable d'Hostun dans le domaine des faibles contraintes.
Mot(s) clés libre(s) : Sols, Contraintes (mécanique), Milieux granulaires, Dilatation (thermodynamique), Liquéfaction, 624.151

Influence de la sécheresse sur les structures : modélisation de l’interaction sol-atmosphère-structure

/ Al Qadad Ahmad / Lille 1 / 02-12-2009
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Le travail de thèse a pour but d’étudier le phénomène de sécheresse à l’aide d’une modélisation numérique de l’échange sol-atmosphère-structure et d’analyser les conséquences de la sécheresse sur les structures. Il comporte trois parties :La première partie comporte une synthèse des travaux réalisés sur la sècheresse et plus particulièrement sur le transfert de masse et de chaleur dans les sols non saturés. Les modèles proposés pour le couplage sol-atmosphère sont présentés. On présente également la méthodologie de détermination des paramètres intervenant dans les équations de transfert et le couplage sol-atmosphère. La seconde partie concerne la modélisation du transfert de masse et de chaleur dans les sols non saturés en prenant en compte l’échange sol-atmosphère. Après une présentation du modèle numérique de transfert de masse et de chaleur, on décrit l’implémentation de ce modèle dans un code de calcul par éléments finis (ESNA-LML) et la validation de ce code. Le chapitre s’achève par une étude de l’échange sol-atmosphère au voisinage d’une structure et l’influence des caractéristiques des sols et des conditions climatiques sur cet échange et sur la succion induite dans le sol. La troisième partie traite de l’influence de la sècheresse sur l’interaction sol-structure. L’analyse est effectuée à l’aide d’une approche découplée. Dans un premier temps, la succion induite par la sècheresse est déterminée par la résolution du problème de transfert de masse et de chaleur dans le sol en prenant en compte le couplage sol-atmosphère. On utilise le code présenté dans le second chapitre. Ensuite, un programme de calcul par éléments finis est utilisé pour analyser la réponse mécanique du système sol-structure à la succion déterminée lors de la première phase.
Mot(s) clés libre(s) : Interaction sol-atmosphère, Interaction sol-structure, Sols insaturés, Constructions, Transfert de masse, Thermocinétique, Éléments finis, Méthode des, Transfert de chaleur

Modélisation de l'érosion en zone montagneuse semi-aride

/ Albaradeyia Issa / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 2007
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L'objectif du présent travail a été de déterminer les facteurs majeurs à l'origine de l'érosion des sols affectant la région des montagnes centrales située dans les territoires palestiniens. Ainsi, nous avons étudié l'effet de l'utilisation des différents terrains sur les propriétés du sol et choisi les meilleurs outils de modélisation pour prédire l'érosion des sols dans la région. L'analyse des paramètres pluviométriques a été effectuée ainsi que le calcul des paramètres pris en compte dans la modélisation de l'érosion des sols: érodibilité des sols et érosivité des précipitations. De même, l'analyse statistique a été réalisée pour vérifier l'effet des différents types d'utilisation de terrains sur les propriétés de sol, l'écoulement et l'érosion ainsi que pour définir la relation qui les relie. Deux logiciels « Hillslope » du projet de prévision d'érosion par l'eau (WEPP) et Réseau de Neurones Artificiels (RNA) ont été utilisés pour simuler l'écoulement et l'érosion des sols en s'appuyant sur divers scénarii. Concernant le RNA, une étude approfondie à base d'analyses de sensibilité utilisant la capacité de sensibilité d'analyse de RNA et d'analyse statistique, a été réalisée pour choisir les variables d'entrée les plus influentes. L'étude a montré que l'érosion dans le secteur d'étude dépend fortement de taux et de la durée des précipitations ainsi que son intensité comme souvent mentionnée dans la littérature. Les résultats obtenus par le modèle WEPP sont faibles en comparaison aux valeurs observées. Par contre, le modèle RNA donne des résultats très satisfaisants. Ainsi, le modèle global RNA, incluant l'ensemble des données issues des différents terrains utilisés, représente le meilIeur modèle en raison des résultats obtenus très proches de ceux mesurés. Le travail de thèse comporte cinq chapitres qui présentent successivement une synthèse bibliographique sur l'érosion des sols, la zone d'étude, une analyse des données de pluie, une analyse des mesures effectuées sur cinq parcelles et enfin la vérification de différents modèles sur les données collectée.
Mot(s) clés libre(s) : Régions semi-arides -- Palestine, Érodibilité -- Érosivité, Sols -- Érosion -- Modèles mathématiques -- Thèses et écrits académiques, Sols -- Érosion -- Effets de l'eau, Réseaux neuronaux (physiologie), Pluviométrie -- Palestine, Sol, Utilisation du -- Palestine, 627.5

Conception des chaussées en béton bitumineux sous l’effet des conditions climatiques : application au phénomène du gel

/ Aldalati Rami / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 26-05-2014
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Les chaussées à revêtement souple en béton bitumineux sont largement utilisées dans la construction routière. La conception de ces chaussées doit prendre en compte le comportement des matériaux utilisés, le chargement du trafic et les conditions climatiques. Dans les zones soumises au phénomène de gel, il est primordial de prendre en compte ce phénomène dans la conception des chaussées, leur maintenance et réhabilitation. En effet, ce phénomène peut causer de graves dommages aux chaussées, qui apparaissaient sous forme de fissures ou de déformations excessives. Le présent travail a pour but d’étudier le comportement des chaussées en béton bitumineux sous l’effet couplé du gel et du trafic : Le premier chapitre comporte une synthèse bibliographique des travaux réalisés sur le phénomène du gel-dégel dans les chaussées. Le second chapitre est consacré à la modélisation numérique du phénomène du gel dans les sols traités comme un milieu poreux tri-phasique. Il présente la formulation mathématique de ce problème couplé et sa résolution numérique à l’aide d’une modélisation par différences finies. Le dernier chapitre présente une analyse par éléments finis de la réponse mécanique d’une chaussée au phénomène du gel et du chargement du trafic. L’analyse est menée à l’aide d’une approche simplifiée qui comprend deux étapes: 1) elle consiste à résoudre le problème du gel à l’aide d’une modélisation par différences finies. 2) elle consiste dans la résolution, à l’aide de la méthode des éléments finis, d’un problème mécanique en prenant en compte les chargements d’origine mécanique et le champ de température déterminé d’après l’approche présentée dans le second chapitre.
Mot(s) clés libre(s) : Béton asphaltique, Chaussées -- Dégâts causés par le gel, Chaussées -- Charges dynamiques, Éléments finis, Méthodes des, Béton bitumineux, 625.85

Optimization of building energy consumption using simplified models and new control methods

/ Alhaj Hasan Ola / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 09-12-2014
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L'inquiétude croissante concernant le futur des ressources énergétique a fait de l'optimisation énergétique une priorité dans tous les secteurs. De nombreux sujets de recherche se sont focalisés sur celui du bâtiment étant le principal consommateur d'énergie, en particulier à cause de ses besoins en chauffage. Beaucoup de propositions pour réduire la consommations ont été faites. Ceux-ci vont de l'amélioration de l'isolation au changement du système de gestion du thermostat en passant par la formation des occupants à une meilleure gestion de leur bâtiment. Cette thèse propose une nouvelle méthode de contrôle qui permet de minimiser la consommation énergétique et dépenses budgétaires. La méthode génère un planning énergétique sur une période de temps pré-définie, ceci en prenant compte du confort thermique des occupants. Elle est basée sur l'application de la méthode de Monte Carlo, un générateur aléatoire appliqué au système de chauffage. L'objectif est de déterminer le planning de chauffage optimal, qui respecte les trois contraintes suivantes: - Le confort thermique des résidents; - La minimisation de l'énergie consommée / du budget; - Le déplacement de la charge. De plus, pour tester cette méthode, l'identification du comportement thermique du bâtiment a été requise. De ce fait, un modèle thermique du bâtiment a été développé. Ce modèle a été volontairement simplifié afin de l'intégrer plus simplement dans le processus de contrôle. De plus, une nouvelle approche d'identification thermique du bâtiment aussi bien qu'une nouvelle méthode de contrôle en temps réel ont été présentées.
Mot(s) clés libre(s) : Constructions, Chauffage -- Économies d'énergie, Chauffage -- Régulation, Commande prédictive, Commande en temps réel, Confort thermique, 629.831 2

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